Cultivo e avaliação da degradação de lignina por Pycnoporus sanguineus e Phlebia sp. e caracterização de lacases para descoloração de corantes sintéticos - Zilli, Izabela Karolina Costa [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Com a necessidade de reduzir a emissão global de gases responsáveis pelo efeito estufa, é esperado que o desenvolvimento de novas metodologias para a produção de energia e de substâncias químicas produzidas a partir de fontes renováveis, como a biomassa, se torne cada vez maior. Sendo a lignina um material recalcitrante, e procurando alternativas sustentáveis e que diminuam o impacto ao meio ambiente, este projeto teve por objetivo cultivar dois isolados de fungos filamentosos: Phlebia sp. e Pycnoporus sanguineus em fermentação submersa e semissólida, em licor proveniente da hidrólise alcalina do bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo, respectivamente, a fim de obter extratos enzimáticos ricos em lacases, para então avaliarmos a sua capacidade de degradar a lignina, além de selecionar e purificar a lacase proveniente da espécie com sua maior produção, caracterizando-a quanto aos seus parâmetros cinéticos e de termoestabilidade para posteriormente testar sua eficiência na degradação dos corantes azul de bromofenol, Brilliant Blue G e R-250, verde malaquita e vermelho congo. Os resultados obtidos demonstram que ambas as espécies foram capazes de crescer nas duas condições de fermentação, onde P. sanguineus se destacou pela maior produção de lacases e degradação da lignina. Ambas as isoformas purificadas (LacI e LacII) apresentaram valores de pH ótimo de 4,0 para os substratos ABTS e Guaiacol, com temperaturas ótimas similares de 50ºC. LacI manteve 50% de sua atividade relativa após 60 minutos incubada a 60°C, sendo a atividade relativa da LacII de 29,6% em mesmas condições. A solução contendo as duas isoformas apresentou idênticas condições de pH ótimo com temperatura ótima de 40ºC, mantendo sua atividade relativa de 19% após incubação em 60ºC por 60 minutos, esta também demonstrou valores similares de Km para os substratos ABTS e Guaiacol (0,55 e 0,60 Mm, respectivamente). LacI apresentou para ABTS valores de Km 0,94 e LacII 0,17 mM. Diferentemente do esperado, em ambas isoformas concentrações acima de 10 mM de guaiacol apresentaram um efeito inibitório nas mesmas. As lacases aqui estudadas apresentaram somente um pico de absorção próximo de 280nm, diferenciando-se das lacases azuis. LacI se demonstrou a mais eficaz entre as isoformas para a degradação dos corantes sintéticos, em especial Azul de Bromofenol, verde malaquita e vermelho congo.

With the need to reduce global emissions of greenhouse gases, it is expected that the development of new methodologies for energy production and the production of chemicals from renewable sources, such as biomass, will become increasingly important. Since lignin is a recalcitrant material, and in search of sustainable alternatives that reduce environmental impact, this project aimed to cultivate two isolates of filamentous fungi, Phlebia sp. and Pycnoporus sanguineus, in submerged and semi-solid fermentation, using liquor derived from the alkaline hydrolysis of sugarcane bagasse and wheat bran, respectively, in order to obtain enzyme-rich laccase extracts. Subsequently, we evaluated their ability to degrade lignin, selected and purified the laccase from the species with the highest production, characterizing it in terms of its kinetic and thermostability parameters, and then tested its efficiency in degrading the dyes bromophenol blue, Brilliant Blue G and R-250, malachite green, and congo red. The results obtained demonstrate that both species were able to grow under both fermentation conditions, with P. sanguineus standing out for its higher production of laccases and lignin degradation. Both purified isoforms (LacI and LacII) showed optimal pH values of 4.0 for the substrates ABTS and Guaiacol, with similar optimal temperatures of 50°C. LacI maintained 50% of its relative activity after 60 minutes of incubation at 60°C, while the relative activity of LacII was 29.6% under the same conditions. The solution containing both isoforms had identical optimal pH conditions with an optimal temperature of 40°C, maintaining its relative activity at 19% after incubation at 60°C for 60 minutes. It also showed similar Km values for the substrates ABTS and Guaiacol (0.55 and 0.60 mM, respectively). LacI had Km values of 0.94 for ABTS, and LacII had Km values of 0.17 mM. Contrary to expectations, both isoforms showed inhibitory effects at concentrations above 10 mM of guaiacol. The laccases studied here exhibited only one absorption peak near 280nm, distinguishing them from blue laccases. LacI proved to be the most effective among the isoforms for degrading synthetic dyes, especially bromophenol blue, malachite green, and congo red.
Cultivation and evaluation of lignin degradation by Pycnoporus sanguineus and Phlebia sp. and characterization of laccases for decolorization of synthetic dyes
Keywords: Lignina; Lacases; Corantes; Pycnoporus sanguineus; Phlebia sp.; Lignin; Laccase; Synthetic dyes